دانلود مقاله اولترافیلتراسیون

دانلود مقاله اولترافیلتراسیون

چکیده    4
تاریخچه    4
مقدمه    7
فیلتر چیست؟    7
فیلتراسیون چیسیت؟    7
عوامل مؤثر در فیلتراسیون    8
مقایسه فیلتراسیون غشایی با فیلتراسیون معمولی    8
انواع فیلتراسیون     11
کاربرد فیلترها    13
ممبران spiral wound    14
اولترافیلتراسیون چیست؟    15
عملکرد واحد اولترافیلتراسیون    15
راندمان حذف ذرات برخی پارامترها توسط سیستم اولترفیلتراسیون    16
مزایای استفاده از سیستمهای اولترافیلتراسیون    17
شفاف سازی ابمیوه    18
آنزیم    22
مراحل شفاف سازی آب میوه ها    23
پدیده کدورت و شفافیت    24
پایدار ی سیستم های کدر و فرایندهای جداسازی    25
تکنیک تولید کنسانتره شفاف از میوه    29
تهیه آب میوه از کنسانتره    32
تاثیر پارامترهای عملیاتی    35
تاثیر پارامترهای عملیاتی بر کارایی فرایند اولترافیلتراسیون شربت رقیق چغندر قند    35
جداسازی پروتئن از اب پنیر    55
تعریف آب پنیر    55
انواع آب پنیر    56
پروتئین های آب پنیر    57
لاکتوز آب پنیر    57
فرآیند های اعمال شده در فرآوری آب پنیر    58
پنیرuf(اولترا فیلتراسیون)    61
تاثیر دما در UF (هنگام تولید)    63
گرفتگی غشاء    63
عوامل موثر در گرفتگی غشاها    64

چکیده
در این تحقیق اشنایی با فرایند اولتر فیلتراسیون و بعضی از کاربردهای آن مثل شفاف سازی ابمیوه –تغلیظ پروتئین اب پنیر و... صورت گیرد در ابتدا با بعضی از اصطلاحات آشنا میشویم
فیلترها موادی متخلخلی هستند که در فرآیند جداسازی یا تغلیظ مورد استفاده قرار می‌گیرند. مهم‌ترین ویژگی فیلترها، داشتن خلل و فُرج‌هایی با اندازه‌ و ابعاد مشخص است، به همین دلیل، فیلتر را یک محیط متخلخل می‌نامند.
فیلترکردن یا فیلتراسیون، فرآیندی است که در آن یک مایع و یا گاز (سیال) به دلیل اختلاف فشار یا اختلاف پتانسیل الکتریکی و یا اختلاف غلظت از فیلتر عبور می‌کند.

تاریخچه
بعد از جنگ جهانی دوم یک گروه ویژه برای مطالعه بر روی تکنولوژی غشایی آلمان تشکیل شد و در سالهای 1947 تا 1950 ساختارهای غشایی موفقی پرورش یافتند . در سال 1957 نتیجه گزارشها تحقیقاتی بسیاری، منجر به تصمیم‌گیری برای استفاده از روش فیلتر غشایی برای آب آشامیدنی شد . استفاده از فیلترهای غشایی برای آنالیز بهداشتی آب بوسیله رشد باکتری بر سطح فیلترها ، گونه‌ای از استعمال نوظهور غشاها در تاریخچه استفاده از آنها بود . در طول اولین قرن گسترش و توسعه فیلترهای غشایی محققین از غشاها برای مطالعات دیالیزی و اسمزی و اولترافیلتراسیون استفاده می‌کردند .
بعد از جنگ جهانی دوم یک گروه ویژه برای مطالعه بر روی تکنولوژی غشایی آلمان تشکیل شد و در سالهای 1947 تا 1950 ساختارهای غشایی موفقی پرورش یافتند . در سال 1957 نتیجه گزارشها تحقیقاتی بسیاری ، منجر به تصمیم‌گیری برای استفاده از روش فیلتر غشایی برای آب آشامیدنی شد. استفاده از فیلترهای غشایی برای آنالیز بهداشتی آب بوسیله رشد باکتری بر سطح فیلترها ، گونه‌ای از استعمال نوظهور غشاها در تاریخچه استفاده از آنها بود . در طول اولین قرن گسترش و توسعه فیلترهای غشایی محققین از غشاها برای مطالعات دیالیزی و اسمزی و اولترافیلتراسیون استفاده می‌کردند .
ماتیوس و سیما در سال 1845 در حالی که از غشاهای جانوران برای مطالعات اسمزی استفاده می‌کردند موفق شدند برای اولین بار درباره تفاوتهای نفوذ پذیری وابسته به عدم تقارن منافذ غشاء گزارش دهند. آنها ملاحظه کردند که وقتی اطراف غشاء در جهت جریان آب معکوس می‌شود ، جریان آب عبوری از غشاء سرعت بیشتری می‌یابد . اشمیت اولین نفری بود که آنچه تاکنون اولترافیلتراسیون نامیده می‌شود را شکل داد . وی نیز مشاهدات مشابهی در سال 1865 داشته است . او دریافت که در هنگام معکوس کردن لبه‌های داخلی غشا در جهت جریان آب تفاوت آشکاری در جریان آب عبوری از غشاهای جانوری ایجاد می‌شود . این محققین بدون اینکه دلایل ایجاد این تفاوت‌ها را بدانند؛ بر ساختار منافذ غشاها ملاحظات ویژه‌ای داشتند .
اکثر اولترافیلتراسیونهای اولیه که در آزمایشگاهها و مصارف صنعتی استفاده می‌شدند تا قبل از اواخر دهه 60 قرن 20 اهمیت زیادی نداشتند . در دهه 70 این قرن شاهد توسعه سریع به سرکردگی صنایع لبنی در اولترافیلتراسیون بودیم که طرح‌های زیادی برای تغلیظ پروتئین آب پنیر و دیگر موارد کاربرد اولترافیلتراسیون مطرح گردید .
پلیمرهای جدید زیادی مورد آزمایش قرار گرفتند و کار اصولی به صورت فزاینده‌ای بر این موضوع متمرکز شد. وقتی یک افزایش و جهش کالبدی در ادبیات تحقیق در این زمینه ظاهر شد لزوم ایجاد نشریه‌ای برای ارائه آخرین پیشرفتهای علمی در این زمینه آشکار شد و به این ترتیب مجله “دانش غشایی” از سال 1973 شروع به فعالیت و انتشار کرد.
دهه 90 قرن 20 شاهد یک تنوع کلی از فرآیندها در حوزه غشاها بوده است و غشاهای جدید هر روزه توسعه بیشتری می‌یابند و شرکتها با سرعت زیادی خرید و فروش می‌شوند به طوری که شرکت‌های کوچک معمولی غشایی در میان غولهای صنعت شیمیایی داد و ستد می‌شوند . و این روند رو به رشد در تکنولوژی غشایی به کجا خواهد انجامید چیزی است که برای رسیدن به آن باید در انتظار آینده ماند .

فیلتر چیست؟
فیلترها موادی متخلخلی هستند که در فرآیند جداسازی یا تغلیظ مورد استفاده قرار می‌گیرند. مهم‌ترین ویژگی فیلترها، داشتن خلل و فُرج‌هایی با اندازه‌ و ابعاد مشخص است، به همین دلیل، فیلتر را یک محیط متخلخل می‌نامند. سوراخ‎ها درصد بسیار زیادی از حجم فیلتر را دربرمی‌گیرند و شبکه پیچیده‌ای از حفره‌ها را می‌سازند. فیلترها می‌توانند از جنس پلیمـر و یا سرامیک باشند.

  فیلتراسیون چیسیت؟
فیلترکردن یا فیلتراسیون، فرآیندی است که در آن یک مایع و یا گاز (سیال) به دلیل اختلاف فشار یا اختلاف پتانسیل الکتریکی و یا اختلاف غلظت از فیلتر عبور می‌کند. با انجام عمل فیلتراسیون ذراتی که از اندازه حفره‌های فیلتر کوچک‌تر هستند از آن عبور کرده و ذرات با اندازه بزرگ‌تر، از سیال جدا شده و در پشت فیلتر می‌مانند.

عوامل مؤثر در فیلتراسیون

 - اندازه حفره‎های فیلتر
- مقدار ذراتی که در پشت فیلتر باقی می‌مانند
مقایسه فیلتراسیون غشایی با فیلتراسیون معمولی

جدا از اینکه فیلتراسیون معمولی و غشایی، بر مبنای اندازه ذارات آلاینده ها، دسته ای از آنها را از آب جدا می کنند تفاوت های عمده دیگری در ساختار، نحـوه عملکرد دارند که در اینجا به تعدادی از این موارد می پردازیم
اساساً طراحی این دو سیستم با هم بسیار متفاوت است. جهت جریان آب خوراک، در صافی معمولی عمود بر سطح صافی قرار دارد و این تصفیه را می توان در سیستم باز انجام داد. در صورتیکه در فیلتراسیون غشایی، از یک جریان متقاطع استفاده می گردد و عملیات باید دریک سیستم بسته انجام پذیرد. جریان مایع ورودی موازی با سطح غشا بوده و جریان تراویده دارای جریانی عمود برسطح غشا می باشد..
موازی بودن جهت جریان با غشاء باعث می شود که غشاء توسط جریان خوراک دائما شستشو داده شود. از این رو گرفتگی غشاء بسیار کمتر از فیلترها می باشد. یعنی تقریباً در حدود یک به ده.
در فناوری غشایی دو جریان وجود دارد (جریان تراویده و جریان بازداشته). در حالیکه در فیلتراسیون معمولی یک جریان مطرح است.
درفیلتراسیون معمولی، فشار اسمزی خیلی کم است و اصولاً نقشی ندارد.در فیلتراسیون اندازه ذرات مهم است. ولی در فیلتراسیون غشایـی علاوه بر اندازه ذرات، فاکتورهای دیگری هم مطرح است. هرچه اندازه مولکول های ناخالصی درشت تر و درجـه یونیزاسیون مولکول ناخالصی کمتر باشد فشـار اسمـزی محلول کمتر است. اما هرچه غلظت مولکول های ناخالصی بیشتر شـود فشـار اسمزی هم بیشتر می شود.
دما باعث افزایش فشار اسمزی می شود. ولی همزمان موجب کاهش ویسکوزیته محلول نیز می گردد. بنابراین تأثیر دما در فیلتراسیون غشایی پیچیده تر از فیلتراسیون معمولی است.
در فیلتراسیون مسیر انتقال حلال حفره است. در فیلتراسیون غشایی(به ویژه در اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون )، غشا دارای شاخه های پلیمری آبدوست و یا آبگریزی است که آب را جذب کرده و سپس آب در داخل پلیمر نفوذ مولکولی کرده و از آن عبور می کند.
در فیلتراسیون غشایی، از فشار به عنوان یکی از اصلی ترین نیروهای رانشی برای جداسازی ذرات استفاده می گردد. در حالیکه در صافی معمولی ممکن است از فشار فقط برای تسریع فرآیند استفاده شود. معمولاً نیروی وزن اصلی ترین عامل فشار در صافی معمولی محسوب می گردد.
در فیلتراسیون معمولی، مواد سوسپانسیونی را می توان به طور کامل از مایع جدا نمود. درصورتیکه در تصفیه غشایی، مواد فقط تغلیظ می شوند و حجم محلول نسبت به حجم اولیه کاهش می یابد.
مزیت دیگر این روش نسبت به فیلتراسطون معمولی، قابلیت شستشوی خودکار غشا، همزمان با فعالیت مستمر سیستم می باشد. زیرا که جریان خوراک با فشار از درون غشا عبور کرده و به طور مداوم باعث شسته شدن غشا و دفع ذرات جامد معلق می گردد.
بزرگترین تفاوت فیلتراسیون غشائی و فیلتراسیون معمولی ، جهت جریان میباشد. در فیلتراسیون معمولی جهت جریان و فشار هر دو عمود بر سطح هستند. در حالیکه در فیلتراسیون غشائی جهت جریان موازی سطح غشاء و فشار عمود بر آن می باشد. از این روست که فیلتراسیون غشائی را فیلتراسیون جریان متقاطع می نامند.
در فیلتراسیون غشائی ، خوراک بین مخزن فرایند و فیلتر غشائی گردش می نمایند. در هر گذر، قسمتی از آب و مواد ریزتر از منافذ غشاء از آن عبور میکنند و از سیستم خارج میشوند (فاز فیلترشده filtrate) و خوراک به داخل مخزن باز می گردد. (فاز تغلیظ شده concentrate). بدین ترتیب با جداسازی آب، غلظت خوراک مرتبا افزایش می یابد و در نهایت خوراک بسیار غلیظ در سیستم باقی می ماند. بدین لحاظ در فیلتراسیون غشائی ، مواد غیر قابل عبور فقط تغلیظ می شوند و حجم اولیه کاهش می یابد.

انواع فیلتراسیون

1. میکروفیلتراسیون MF Micro filtration
 
2. اولترافیلتراسیون UF  Ultra filtration
   
3.اسمز معکوس RO Reverse osmosis

4.نانوفیلتراسیونNFNanofiltration